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1、我国工业控制自动化技术的现状与开展趋势公布的调查数据显示，2002年我国DCS市场状况如下：小型化、多样化、PC化和开放性是将来DCS开展的主要方向。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、工业PC、FCS分享。今后小型DCS可能首先与这三种系统交融，而且“软DCS技术将首先在小型DCS中得到开展。PC-based控制将更加广泛地应用于中小规模的经过控制，各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自消费经过的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向测控管一体化方向开展。四、正在向现场总线FCS方向开展由
2、于3CComputer、Control、Communication技术的开展，经过控制系统将由DCS开展到FCSFieldbusControlSystem。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备FieldDevice中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操纵的新一代消费经过自动化系统，它将取代现场一对一的420mA模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统体系构造带来革命性的变化。根据IEC61158的定义，现场总线是安装在制造或者经过区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支构造的通讯网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通讯才能，进步了信号
3、的测量、传输和控制精度，进步了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开场致力于推出世界上单一的现场总线标准工作，走过了16年的困难历程，于1993年推出了IEC61158-2，之后的标准制定就陷于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种，分别为：类型1IEC技术报告FFH1;类型2Control-NET美国Rockwell公司支持;类型3Profibus德国Siemens公司支持;类型4P-NET丹麦ProcessData公司支持;类型5FFHSE原FFH2高速以太网美国FisherRosemount公司支持;类型6Swift-
4、Net美国波音公司支持;类型7WorldFIP法国Alsto公司支持;类型8Interbus美国PhoenixContact公司支持。除了IEC61158的8种现场总线外，IECTC17B通过了三种总线标准：SDSSmartDistributedSystem;ASIActuatorSensorInterface;DeviceNET。另外，ISO公布了ISO11898CAN标准。其中DeviceNET于2002年10月8日被中国批准为国家标准，并于2003年4月1日开场施行。目前在各种现场总线的竞争中，以Ethernet为代表的COTSCommercial-Off-The-Shelf通讯技术正成
5、为现场总线开展中新的亮点。其关注的焦点主要集中在两个方面：五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向开展经过五十年的开展，我国仪器仪表工业已有相当根底，初步形成了门类比拟齐全的消费、科研、营销体系。现有各类仪器仪表企业6000余家，年销售额约1000亿元，成为亚洲除日本之外第二大仪器仪表消费国。据海关统计，除去随成套工程工程配套引进的仪器仪表不计，去年进口各类仪器仪表近60亿美元，约占我国仪器仪表工业总产值的50%。但目前我国仪器仪表行业产品大多属于中低档程度，随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流，差距还将进一步加大。目前，我国高档、大型仪器设备大多依靠进口。
6、中档产品以及很多关键零部件，国外产品占有我国市场60%以上的份额，而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份额。2001年3月，第九届全国人大四次会议批准的“十五方案纲要首次提出“把开展数控机床，仪器仪表和根底零部件放到重要位置，努力进步质量和技术程度。2001年8月，国家计委把仪器仪说明确列为国民经济重要技术装备，国家经贸委制定并公布的仪器仪表行业“十五规划，确立了6项高技术产业化工程：1.基于现场总线技术的全开放分散控制系统及智能仪表;2.新型传感器;3.智能化工业控制部件与执行机构;4.环境与污染源监测仪器及自动监测系统;5.城市污水处理利用成套工艺设备中的仪表自动化控制系统;6.炼钢转炉
7、煤气净化回转成套装置中的仪表自动化控制系统。根据仪器仪表行业的预测，“十五期间我国仪器仪表市场大致是：2002年1628亿，2003年1790亿，2004年1969亿，2005年2165亿。五年间，平均年市场容量为1806亿相当于220亿美元，其中工业自动化仪表和控制系统占41%、科学测试仪器占25%、医疗仪器占17%、其它占17%，平均年增长率将不会低于10%。今后仪器仪表技术的主要开展趋势：仪器仪表向智能化方向开展，产生智能仪器仪表;测控设备的PC化，虚拟仪器技术将迅速开展;仪器仪表网络化，产生网络仪器与远程测控系统。几点建议：开发具有自主知识产权的产品，把握核心技术。加强仪器仪表行业的系
8、统集成才能。进一步拓展仪器仪表的应用领域。六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化开展从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到如今已走过了51年的历程。近10年来，随着计算机技术的飞速开展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生，开展很快。目前正朝着标准化开放体系构造的方向前进。就构造形式而言，当今世界上的数控系统大致可分为4种类型：1.传统数控系统;2.“PC嵌入NC构造的开放式数控系统;3.“NC嵌入PC构造的开放式数控系统;4.SOFT型开放式数控系统。我国数控系统的开发与消费，通过“七五引进、消化、吸收，“八五攻关和“九五产业化，获得了很大的进展，根本上把握了关键技
9、术，建立了数控开发、消费基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业，也带动了机电控制与传动控制技术的开展。同时，具有中国特色的经济型数控系统经过这些年来的开展，产品的性能和可靠性有了较大的进步，逐渐被用户认可。国外数控系统技术开展的总体开展趋势是：新一代数控系统向PC化和开放式体系构造方向开展;驱动装置向沟通、数字化方向开展;增强通讯功能，向网络化开展;数控系统在控制性能上向智能化开展。进入21世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和消费开展的资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业以致整个国民经济开展的装备部门，毫无疑问，其战略性重要地位、受重视程度，也将更加鲜明突
10、出。近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元。2002年产值达260亿元，产量居世界第4。但与兴旺国家相比，我国机床数控化率还不高，目前消费产值数控化率还不到30%;消费值数控化率还不到50%，而兴旺国家大多在70%左右。由于国产数控机床不能知足市场的需求，高档次的数控机床及配套部件只能靠进口，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。智能化、开放性、网络化、信息化成为将来数控系统和数控机床开展的主
11、要趋势：向高速、高效、高精度、高可靠性方向开展;向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向开展;向PC-based化和开放性方向开展;出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚拟制造的方向开展。信息技术IT与机床的结合，机电一体化先进机床将得到开展。纳米技术将形成新开展潮流，并将有新的打破。节能环保机床将加速开展，占领广阔市场。七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向开展自从1977年第一个民用网系统ARCnet投入运行以来，有线局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的上风，获得了成功并得到了迅速开展。然而，在工业现场，一些工业环境制止、限制使用电缆或者很难使用电缆，有线局域网很难发挥作用，因
12、此无线局域网技术得到了开展和应用。随着微电子技术的不断开展，无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。无线局域网WirelessLAN技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源，是当代数据通讯系统开展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下，提供以太网互联功能。在推动网络技术开展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式。无线网通讯协议通常采用IEEE802.3和802.11。802.3用于点对点方式，802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以在普通局域网根底上通过无线Hub、无线接入站AP、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实
13、现，以无线网卡使用最为普遍。无线局域网的将来的研究方向主要集中在平安性、挪动遨游、网络治理以及与3G等其它挪动通讯系统之间的关系等问题上。在工业自动化领域，有成千上万的感应器，检测器，计算机，PLC，读卡器等设备，需要相互连接形成一个控制网络，通常这些设备提供的通讯接口是RS-232或者RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号互相转换，符合无线局域网IEEE802.11b和以太网络IEEE802.3标准，支持标准的TCP/IP网络通讯协议，有效的扩展了工业设备的联网通讯才能。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合，产
14、生了“基于无线技术的网络化智能传感器的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据可以通过无线链路直接在网络上传输、发布和分享。无线局域网技术可以在工厂环境下，为各种智能现场设备、挪动机器人以及各种自动化设备之间的通讯提供高带宽的无线数据链路和灵敏的网络拓扑构造，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的缺乏，进一步完善了工业控制网络的通讯性能。八、工业控制软件正向先进控制方向开展自20世纪80年代初期诞生至今，工业控制软件已有20年的开展历史。工业控制软件作为一种应用软件，是随着PC机的兴起而不断开展的。工业控制软件主要包括人机界面软件HMI，基于PC的控制软件以及消费治理软件
15、等。目前，我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、经过优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定打破，打破了国外同类应用软件的垄断格局。通过在化工、石化、造纸等行业的数百个企业装置中应用，促进了企业的技术改造，进步了消费经过控制程度和产品质量，为企业创造了明显的经济效益。2000年，“九五国家科技攻关方案工程“大型骨干石化消费系统控制及计算机应用技术通过了验收。作为工控软件的一个重要组成局部，国内人机界面组态软件研制方面近几年获得了较大进展，软件和硬件相结合，为企业测、控、管一体化提供了比拟完好的解决方案。在此根底上，工业控制软件将从人机界面和根本策略组态向先
16、进控制方向开展。先进经过控制APCAdvancedProcessControl目前还没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法，统称为先进经过控制策略。如：自适应控制;预测控制;鲁棒控制;智能控制专家系统、模糊控制、神经网络等。由于先进控制和优化软件可以创造宏大的经济效益，因此这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司，推出了上百种先进控制和优化软件产品，在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此，开发我国具有自主知识产权的先进控制和优化软件，打破外国产品的垄断，替换进口，具有特别重要的意义。在将来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性开
17、展方向。1能否出现全世界统一的现场总线标准;2现场总线系统能否全面取代现时风行世界的DCS系统采用现场总线技术构造低本钱的现场总线控制系统，促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统的技术开展趋势。国家在“九五期间为了加快现场总线技术在我国的开展，重点放在智能化仪表和现场总线技术的开发和工程化上，补充和完善工艺设备、开发装置和测试装置，建立智能化仪表和开发自动化系统的消费基地，形成适度规模经济。2000年，“九五国家科技攻关方案“新一代全分布式控制系统研究与开发和“现场总线智能仪表研究开发两个工程相继完成。这两个工程以及先期完成的“现场总线控制系统的开发工程，针对国
18、际上已经出现的多种现场总线协议并存的场面，重点选择了HART协议和FF协议现场总线技术攻关。总之，计算机控制系统的开展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统DCS后，将朝着现场总线控制系统FCS的方向开展。固然以现场总线为根底的FCS开展很快，但FCS开展还有很多工作要做，如统一标准、仪表智能化等。另外，传统控制系统的维护和改造还需要DCS，因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的经过，同时DCS本身也在不断的开展与完善。可以肯定的是，结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵敏、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并将在控制领域中占有更加重要的地位。0